黄河干流沿程水沙变化及其影响因素分析

采用"中国河流泥沙公报"数据,结合流域内长系列年降水量资料,探讨黄河干流沿程水沙的历史变化情况。通过对17个雨量站长系列降水量资料的分析,认为气候不是黄河径流量变化的主要影响因素;黄河年径流量沿程降低,而且愈往下游降低的幅度愈大,这主要是引水量增加和水土保持措施引起的;中下游沙量明显降低,降低的幅度沿程增加,这主要是水土保持、水利枢纽建设及其对水沙量的调节、上游引水和气候变化等因素综合作用的结果,其中水利枢纽工程的兴建和水库运行方式的改变引起了沙量的突变。分析还表明,黄河利津站年水沙量自20世纪50年代的474亿m3和14亿t大幅度减少至2000年以来6年的平均值132亿m3和1.5亿t,给黄河口的演变带来很大的影响,值得深入研究。     

西南山区河流河床结构及消能减灾机制

青藏高原的持续抬升导致青藏高原周边河流下切。河流下切造成河床河岸失稳,崩塌滑坡及泥石流等灾害频发。通过十余年野外调查和试验研究发现,崩塌滑坡泥石流堰塞河流形成的自然坝实际上是河流下切的负反馈的结果。自然坝稳定后控制河流下切,保持河流稳定并且改善生态。这样的功能主要来自于自然坝上发育的河床消能结构。本文总结了河床结构和自然坝消能减灾的机理,归纳以阶梯-深潭为代表的河床结构消能率的量化计算方法,并提出下切河流综合管理中能量概算的理念及基本思路。本文还介绍人工阶梯-深潭系统防治泥石流灾害的成功实践,强调人工模拟自然坝消能结构应用在防灾减灾领域的可行性及有效性。最后,以消能理念为基础,提出西南下切河流开发和管理中应建立"串糖葫芦"式中型坝群库坝体系,以实现水电开发、消能减灾和改善生态的综合目标。     

汶川地震引发的流域管理新课题

汶川地震引发了大量的山体滑坡和崩塌.巨型滑坡夷平了山谷,创造了平缓坡地.这些新生地非常不稳定,易引发泥石流.尽快稳定和开发新生地是一个新问题.滑坡造成的堰塞湖引起剧烈河床演变,对河流地貌和稳定产生长远和深刻的影响.大量的崩塌体形成大石块堆积体,表面没有土壤,如何修复植被是一个严峻的挑战.本文通过野外测量和试验,对上述问题进行了探索并取得了初步成果.成果表明,采用阶梯-深潭结构稳定滑坡体,可以控制或减轻泥石流;发生于崩塌和滑坡体上的泥石流含水量小且大石块多,不是黏性泥石流而是两相泥石流,运动速度仅为黏性泥石流的1/10;堰塞坝发育成尼克点会显著改变河流纵剖面,稳定岸坡减少滑坡崩塌灾害;在花岗岩崩塌体上引种紫萼藓能显著加快植被演替,绿化裸露的石块堆积体.     

我国主要入海河流水沙变化分析

本文利用"中国河流泥沙公报"数据,结合各流域长系列年降水量资料,利用趋势分析和水沙双累计曲线方法相结合分析径流模数和输沙模数的变化,探讨我国主要入海河流水沙的历史变迁。数据系列至2006年,大多数数据长达50年。根据河流下游站历年水沙变化趋势,将我国主要河流大致分为3类:水量基本不变沙量降低、水量和沙量均降低、几近断流断沙。按地域看,我国淮河及其以南河流年水量无明显的改变趋势,而年沙量呈明显下降趋势;淮河以北地区河流水沙量均呈明显下降趋势,特别是黄河径流量的近10年平均值仅为多年平均值的1/3,输沙量从20世纪五、六十年代的约12亿t/a锐减至近10年的约1.6亿t/a,而海河水系的河流下游几乎是断流断沙。总体上,我国大多数河流的沙量明显下降,本文所列的10条河流下游站近10年的输沙量年平均值低于多年平均值的一半。流域降水量的变化不是河流入海水沙量的明显降低的主要原因,水沙量的降低主要是人类活动造成的。     

松花江中下游河相特性分析

为分析松花江中下游的河相特性,收集整理了松花江中下游平原河段7个典型水文站1955—1987年实测流量、实测大断面、日均流量、日均悬移质输沙率等项水文资料,运用水位–流量关系分析得到了造床流量、造床水位、造床河宽,根据水位–流量关系、水位–面积关系与矩形堰流接近的性质,将天然过水断面概化成复式矩形水力当量断面,水力当量断面与天然过水断面相比,具有相同的水位–流量关系、水位–面积关系,具有相同的造床流量、造床河宽、造床水深。松花江中下游宽深比形式的河相关系表明B/H是水深的函数,B/H值的总体趋势是上游小、下游大,范围为3.26~9.12 m-0.5,介于长江与黄河之间。     

推移质运动对清水和宾汉体泥浆湍流结构的影响

通过试验研究了清水湍流和泥浆湍流中加入推移质后时均流速分布、脉动强度、概率密度分布、相关系数、频谱密度分布等的变化.试验结果证明,清水和泥浆湍流中加入推移质后时均流速减小,时均流速梯度增大,脉动加强.泥浆过渡区湍流上部为层流,有流核,加入推移质后,上部层流转变为湍流,流核消失.分析证明,这是由于推移质运动增大了雷诺应力和时均流速梯度,因而增大了时均流动向脉动传递的能量的缘故,清水湍流中加入推移质后脉速概率密度分布偏离正态,偏态系数加大.泥浆湍流中加入推移质后相关系数降低,脉动的随机性增大.泥浆湍流的脉动能量集中于低频脉动.由于推移质也可以吸收低频脉动能来支持其运动,所以加入推移质后泥浆湍流的低频脉动能量降低,高频脉动能量增大.     

黄土区土壤侵蚀链各垂直带水沙流时空分布特征研究

用多坡段组合模型代表黄土高原典型坡沟系统的各垂直分带，运用人工模拟降雨的实验方法，研究了坡沟系统土壤侵蚀链内各种侵蚀方式在时间和空间上的分布特征，研究结果表明。     

输水通道中沼蛤入侵及水力学防治

滤食性底栖动物沼蛤极易入侵水利工程的输水通道,在输水结构上高密度附着,造成生物污损,堵塞管道,降低输水效率,污染水质,腐蚀结构,威胁工程运行,也给跨流域调水带来潜在危险。本文对输水工程水源长期密集采样观测,研究沼蛤幼虫发育阶段及运动特性;开展水力试验,研究幼虫的沉降、在脉动流场中的死亡特性,提出防治幼虫入侵的方法。研究结果表明:沼蛤幼虫在其水中浮游生活的阶段,依赖水流流动入侵输水通道,通过分泌足丝附着在结构壁面。沼蛤幼虫、稚贝具有沉降特性,尺寸合适的沉降池能够使大量幼虫、稚贝沉底。幼虫会被高频湍流灭杀,当湍流中小涡尺度与幼虫体长相当时,对幼虫的灭杀效果显著,灭杀率与湍流平均流速及湍流作用时间正相关。防止沼蛤入侵输水通道的关键是减少水流中沼蛤幼虫的数量,可采用沉降及高频湍流灭杀沼蛤幼虫的综合方法实现防治目标。     

应用人工阶梯-深潭治理下切河流——吊嘎河的尝试

在我国西南山区下切河流--吊嘎河上利用人工阶梯-深潭进行河流治理的野外试验.吊嘎河河床严重侵蚀下切,由此引发塌岸、滑坡甚至泥石流灾害,河流生态环境变化剧烈,水生生态受到抑制.在吊嘎河中上游选取长约150m河段,模仿自然阶梯-深潭的地貌及结构特点,布置人工阶梯-深潭,并对河流微地貌、水生栖息地环境及生态进行了5个月的观测.人工阶梯-深潭布置后,试验段河床持续冲刷下切的趋势得到有效控制;维持了较为稳定的水生栖息地环境,同时水生栖息地多样性增加.采用大型底栖无脊椎动物评价河流生态显示,吊嘎河的水生生态也得到明显改善.吊嘎河野外试验初步表明,人工阶梯-深潭系统是山区下切河流综合治理中的一个有效方法.     

沼蛤对长距离输水工程入侵调查研究

基于深圳市东江水源工程,分析了影响沼蛤附着的因素,沼蛤入侵输水管道的特征和规律,以及沼蛤造成的生物污损对管壁的腐蚀程度.调查发现:沼蛤附着密度随着距取水口的距离成指数衰减,且水源能够影响的密度范围相差2～4个量级;如取水口后方无开敞或无压结构时,一般附着密度能够在距离取水口后方5～10 km范围内迅速衰减到0;在同一压力结构段中沼蛤附着密度呈一致性衰减;当压力段遇到开敞水池或无压结构时,沼蛤的附着密度都会发生剧烈波动,密度变化范围相差1～2个量级.当水流流速长期高于1.2 m/s,能够抑制壁面沼蛤附着,当水流偶然高流速高于2m/s时,壁面已经附着的沼蛤会被水流冲刷下来.沼蛤对管道结构壁面的腐蚀与其附着密度是互促增长的过程.